巴钧才

（兰州石化职业技术大学，甘肃 兰州 730070）

古建筑文化遗址见证了中华五千年的文明历史，是祖先留给我们的宝贵财富。2020年5月11日，习近平总书记在云冈石窟考察时，强调“历史文化遗产是不可再生、不可替代的宝贵资源，要始终把保护放在第一位”，指出要“像爱惜自己的生命一样保护好文化遗产”。2021年发布的国家《“十四五”文物保护和科技创新规划》提出要“提升文物科技创新能力”“健全系统高效的实体资源和数字资源管理体制”。《“十四五”文化和旅游发展规划》提出：“满足人民日益增长的美好生活需要，需要顺应数字化、网络化、智能化发展趋势，提供更多优秀文艺作品、优秀文化产品和优质旅游产品，强化价值引领，改善民生福祉。”随着信息技术的不断发展，古建筑及其附着艺术品的数字化工作已经成为文化遗产保护与传承的重要手段。

古建筑遗址的保护是我们这代人必须肩负起的责任和义务，除了采用传统的古建筑保护与修缮策略外，借助现代信息技术对古建筑进行数字化存储与保护，是值得我们尝试的一个新举措。随着现代信息技术的飞速发展，如果把利用数码相机采集和保存平面图案作为数字化的第一次飞跃的话，建立在计算机技术和数字图像技术之上的3D扫描技术将是对立体物体进行数字化的一次新的飞跃。3D扫描技术是结构光技术、相位测量技术、3D视觉技术、复合三维非接触式测量技术，是一种能够对实景进行复制的综合性技术①，它可以在不接触物体的情况下，高分辨率获取被测物体的三维坐标数据，侦测到附着在古建筑物表面的壁画、砖雕等艺术品的几何构造、颜色和表面反照率等细节数据，实现对古建筑文化遗址数字化保护与传承，为后期的数字化呈现和精准修缮提供可靠的数据依据。3D扫描技术一经问世，其在重大历史遗迹修复与复原中的潜力不断被挖掘出来。比起传统的图文及视频资料，3D扫描技术最大的优点就是可以构建壁画、砖雕、石雕等立体艺术品的三维模型，实现了从平面到立体的跨越。

1 现代信息技术在国内外古建筑保护中的应用案例

早在19世纪70年代，英国建筑学家威廉·莫里斯就在古建筑保护协会宣言中指出：“对古建筑物的保护应该遵循原真性的原则，使它所拥有的信息得以完整地记录和保护。”美国华盛顿大学、斯坦福大学与意大利政府合作的“数字化米开朗基罗计划”，对著名艺术家米开朗基罗的《大卫》等大型雕塑作品进行数字化记录②。2006年，MichaelJansen等用三维激光扫描设备结合数码相机采集位于阿富汗的巴米扬巨佛像的立体数据信息，实现了被摧毁佛像的虚拟重构。英国自然历史博物馆利用三维激光扫描技术对馆藏文物成功实现三维数字建模，并将三维建模信息上传到计算机虚拟现实平台上，建成了基于数字模型的网上数字虚拟博物馆。2009年，Fabio Remondino和Gabriele Guidi等人应用3D扫描设备对位于意大利南部庞贝古城的古建筑物建筑结构及附着在古建筑上的大型壁画进行了三维模型的数字化重构。

西班牙艺术咨询委员会报告显示，在新冠冱感染疫情期间，超过80%的博物馆正在重新制定其数字化战略。美国纽约大都会艺术博物馆在2021年推出了约40万件虚拟展品。截至2021年年底，法国卢浮宫的数字化程度高达75%，并将48万件文物用数字化手段在线上向观众展示。

在古建筑物数字化方面，我国起步也不算晚，故宫博物院于2004年5月成立了古建筑数字化测量技术研究项目组，对太和门、神武门、太和殿、康寿宫及慈宁宫五处院落古建筑群进行了古建筑物结构及外观的三维信息采集工作。2011年11月，北京建筑工程学院和北京建工建方科技公司联合承办了“指南针计划专项—中国古建筑精细测绘项目学术研讨会”，会议从不同角度探讨了利用三维激光扫描技术实现历史文化遗产数字化保护、文物展示以及文物信息管理利用等方面技术方案，交流分享了在传统测量手段的基础上利用三维激光技术对古建筑进行数字化测绘的具体方法。截至2021年12月，敦煌研究院已完成了敦煌莫高窟258个洞窟壁画和雕塑的数字化工作。随着科学技术的不断发展，技术与艺术完美结合的古建筑及其附着艺术品的数字化工作，已经成为文化遗产保护与传承的重要手段，越来越受到业界的青睐。

2 古建筑数字化过程中常用的信息技术手段及其优缺点分析

古建筑数字化就是将现实古建筑结构、外观虚拟化和数据化，使其能够在电脑中进行三维立体展示。随着3D技术、大数据、云计算、人工智能等新兴技术的不断涌现，现代信息技术也为古建筑的保护带来了革命性的影响，使古建筑物结构及外观信息得以更简单、更快速、更全面的记录与存储，使古建筑保护也在逐步走向数字化。在古建筑遗址数字化过程中，采用最多的就是3D建模技术、3D扫描技术和VR技术。3D建模技术是利用光学明暗程度的变化将原本的二维图像凹陷下去的部分用暗色显示，将凸出部分用亮色显示，但难以表现真实古建筑物的结构特征，对附着在古建筑表面的艺术品的表现要么通过手工建模，要么通过采集到的二维图像信息生成3D模型，不管用手工方式还是计算机生成方式，得到的3D模型数据都会存在不同程度的失真。VR技术是通过拍摄360度全景视频的方式对古建筑物外观进行数字化再现，虽然对整体场景的表现是非常到位的，其临场感和深度的交互性也能让体验者有一种身临其境的感觉，但其对附着在古建筑物表面砖雕、壁画等艺术品细节部分的呈现相对粗糙，难以加以精细化表现。

鉴于以上情况，我们可以考虑将古建筑物遗址数字化工作分为两步来做：第一步，采用VR技术对古建筑物本身的整体结构及其与周围环境之间的关系进行总体呈现，通过这一步可以完整地记录古建筑物的方位、古建筑物之间的位置关系以及古建筑物与周边环境之间的关系等古建筑物的整体布局特征，为古建筑物外形信息的采集与虚拟场景的搭建提供数据。第二步，采用3D扫描技术对附着在古建筑物表面的砖雕、壁画等艺术品做精细化信息进行采集，这些信息是将艺术品通过大量被称为“点云”的三维信息构成，可以很详细地记录古建筑附着艺术品的纹理、色彩等细节信息。这样一来，既可以将整个面上的大环境以数字化的方式进行呈现和保存，也不会遗漏点上的详细数据信息。

3 鲁土司衙门遗址的历史及建筑特点分析

中国古代建筑不仅仅是建筑实体，而且还是中国传统文化中重要一员。经历几千年来的沧桑变迁留存下来的建筑，是我国文明历史演变和沉淀的无声见证者。鲁土司衙门（图1）坐落于甘肃省永登县的一个边陲小镇—连城镇。据《庄浪汇集》记载，该地区是明朝时期抵御羌族的边防要地，有红古城、王家山城、吴家山城、马家山城、钱家山城、罗罗城、工巴城、古城、那孩城、邓邓城等十二座城堡，这十二座城堡一座连着一座，由此得名连城。③鲁土司衙门始建于1378年，现存建筑为1818年遵从营造法式建造的，是全国众多土司建筑中保存比较完整的一座宫殿式古建筑群，占地3万3千余平方米，现存古建筑面积7700余平方米，由土司衙门、土司花园、妙因寺等三个重要部分组成。

图1 鲁土司衙门牌坊

鲁土司衙门古建筑群是我国西北地区保存最为完整的唯一一座宫廷式建筑，有“西部小故宫”的美誉，1996年，中华人民共和国国务院公布其为第四批全国重点文物保护单位，鲁土司衙门仿照清朝京城宫殿式建筑修建，是集建筑、砖雕、壁画、石雕于一体的综合艺术。连城镇因鲁土司衙门而闻名，并在2007年5月31日被公布为第三批国家级历史文化名镇。鲁土司衙门旧址地处河西走廊的入口，是古代中原通往西域的咽喉之地，是中土文化与西域文化交汇处，形成了独特的建筑及装饰文化风格。鲁土司衙门古建筑结构及外观以汉族风格为主，而位于一墙之隔的妙音寺是藏传佛教永登地区的代表，其内长廊上遍布的转经筒等内部装饰都是藏文化的代表元素，鲁土司衙门古建筑群成为汉族文化和藏族文化的完美融合，承载着特殊的历史文化使命与内涵。

古建筑不仅仅是建筑文化的体现，附着在其上的其他艺术元素同样值得我们去倍加珍惜和保护，历史文化遗址保护和修缮，其重要性毋庸置疑。遗址展示内容决定了其展示的形式，而形式是为了内容而服务的。精美的壁画、精湛的砖雕（图2～图4）和精绝的大跨度木结构，被称为鲁土司衙门三绝。针对鲁土司衙门古建筑群的建筑特点，我们可以运用VR技术通过全景视频的方式对古建筑整体形态及布局进行呈现，而附着在古建筑物上的壁画、砖雕、石雕等艺术品，不仅是古建筑物整体的一个有机部分，同时也自成一体，用VR全景视频呈现则不足以描述其几何纹理效果，可以考虑用3D扫描技术对其进行局部三维模型的重构。因此，古建筑物在数字化的过程中，整体与局部采用的方式方法也不尽相同。根据相应展示内容的题材和是否需要着重展示等因素，综合应用相应的技术加以实现，既要对鲁土司衙门全貌进行总体呈现，又要为细节部分的修缮提供精确的数据依据。同时，还需考虑设备的性能、人力等方面的因素，做出适当的调整和改进。妙因寺是鲁土司衙门的一个重要部分，它是一座典型的藏传佛教寺院，带有明显的藏民族风采，建筑物采用大开间砖木结构，现存建筑修建于明朝时期，距今已有200余年的历史，主要有德尔经堂、禅僧经堂、塔儿殿、古隆官殿、金刚殿、鹰王殿、科拉殿等部分组成。附着在其建筑物其砖雕、彩绘等外部装饰图案精美，做工精巧，经过200余年的岁月洗礼，依然得以完整保存，这些附着在古建筑物上的艺术品与建筑物本身一样弥足珍贵，值得我们去深入的研究和传承。

图2 鲁土司衙门遗址佛像砖雕

图3 鲁土司衙门遗址云纹砖雕

图4 鲁土司衙门遗址古建筑一角砖雕及壁画

4 鲁土司衙门古建筑物附着砖雕艺术品的特点

西北地区古建筑一般采用青砖，相对于我们常见的红砖，青砖不仅具有与红砖一样的强度，而且其性能较为稳定，抗氧化性、抗腐蚀性好，不易受雨水和冻雪的腐蚀。跟西北其他地区的砖雕一样，鲁土司衙门建筑和砖雕也是采用青砖。不同的是鲁土司衙门墙面主结构采用的是长24厘米、宽12厘米、高6厘米的长方体青砖，而砖雕则采用的是30厘米×30厘米见方的青砖，砖雕采用的青砖较砌墙采用的青砖质地更加细腻，可以看出当年在烧制时对使用了上等的黏土，并进行了粉碎、筛选操作，足以看出当时用料的考究和细致。正是由于这个原因，鲁土司衙门古建筑群附着砖雕经千年的风吹日晒还能保存如此完整、如此惊艳。

鲁土司衙门砖雕图案多采用云纹及佛像，体现出明显的藏传佛教特征，立体感强，显示细腻，生动逼真。这样一个西北地区少有的艺术瑰宝，我们应加大保护和传承的力度，应用现代化手段对其进行数字化保存和呈现，让其焕发出应有的风采。采集留存精细完整的数字化三维图像信息为今后的数字化呈现和修缮保护提供可靠、准确的数据依据。

5 鲁土司衙门附着艺术品数字化方案分析

兰州市政协第十四届委员会第三次会议上，王越委员在提案中建议采用新媒体广泛开展土司文化和相关旅游项目的宣传推介，提高鲁土司衙门古建筑群的知名度。康逢恺委员在提案中呼吁，全面系统整理出版以鲁土司为主的档案、家谱和相关文献资料，建议成立以鲁土司为主的西北土司文化和边疆研究中心。这些都是从文化内涵方面提出了宝贵的建议。而鲁土司衙门遗址在利用现代信息技术的方法和手段对文化遗产进行宣传、推介、保护方面一直没有得到足够的重视。偶有采用3D建模手段进行对遗址进行数字化呈现的，其作品相对粗糙，难以为今后的修缮提供数据依据。经过广泛的资料查询和走访，至今为止，尚无对鲁土司衙门古建筑表面砖雕艺术品有数字化信息采集的痕迹。

本文在鲁土司衙门遗址古建筑群采用传统修缮保护的基础上，利用现代信息技术对古建筑遗址进行数字化，计划综合采用VR技术与3D扫描技术，对古建筑外观及其与周围建筑物之间的关系运用VR技术进行数字化保存，在其基础上，作为补充，采用3D扫描技术对附着在古建筑物表面的漆画、壁画、砖雕、石雕等艺术品的几何纹理、色彩及反照率等详细信息进行数字化采集与重构，原汁原味保存其色彩、纹理等细节的原貌信息，对后继数字化呈现和保护修缮提供可靠的数据依据。

综上，在鲁土司衙门遗址采用的传统修缮保护的基础上，我们可以应用VR技术对鲁土司衙门古建筑群及其与周边环境关系进行整体呈现，运用三维激光技术对附着在古建筑群表面砖雕、石雕、壁画等艺术品的几何信息进行详细的记录，并对损毁部分进行数字化复原，为鲁土司衙门古建筑群及附着在其表面艺术品的传承保护、修缮维护提供准确的数据依据，做到鲁土司衙门古建筑遗址从全貌到细节、从整体到局部全方位立体化数字化呈现，实现技术的进步推动古建筑的保护与传承，形成古建筑资源可持续发展新思路。这种从整体到局部的呈现方式，对考古学、建筑学、美学、绘画、雕塑等很多领域都具有一定的研究价值，使历史文化遗址的保护、更新、延续更具意义。

注释

①彭勇.三维激光扫描技术在石质文物保护中的应用研究[D].西安：长安大学，2015.

②刘钰.激光扫描技术在文物建模及虚拟修复中的应用研究[D].西安：长安大学，2012.

③陈立正.永登地名命名的特点[C]//莫超.西北语言与文化研究（第一辑）.上海：华东师范大学出版社，2013.